Лабораторная работа 2. Изучение осциллографа С173
 Скачать 1.48 Mb.
|
Метрология, стандартизация, сертификация Лабораторная работа №2. Изучение осциллографа С1-73 ЦЕЛЬ РАБОТЫ 1.1 Изучить принцип работы осциллографа, его структурную и принципиальную схемы. Ознакомиться с поверкой осциллографа и аппаратурой для его поверки. 1.2 Научиться производить исходную настройку осциллографа. 1.3 Научиться производить измерения осциллографом различных электрических величин. Ход работы 1. Ознакомиться с передней панелью осциллографа. 2. Подготовить осциллограф к работе. Вывести два луча на экран осциллографа. Установить устойчивое изображение синусоидального сигнала на экране осциллографа (используя входы усилителей Ус.1 и Ус.2 горизонтального отклонения). 3. Измерить интенсивности переменного напряжения: амплитудное, среднее, действующее значения. 4. Измерить период и частоту синусоидального напряжения. Сравнить результаты измерения с частотой генератора или показаниями частотомера. Задание Получите у преподавателя заданную величину частоты следования fи импульсов и полярность исследуемого импульсного прямоугольного сигнала, а также заданные величины частоты f и относительного значения переменного синусоидального сигнала U в соответствии с табл. 7.1. Изучите устройство и принцип работы ЭЛО, основные технические характеристики и назначение основных органов управления и присоединения ЭЛО С1-73. Проведите проверку калибровки коэффициентов отклонения и развертки ЭЛО С1-73. Проведите осциллографические измерения с помощью С1-73 методом калиброванных шкал амплитуды Umи, длительности tи и периода следования Тио импульсов прямоугольного сигнала. Сфотографируйте осциллограмму (скопируйте ее на кальку или клетчатую бумагу). Рассчитайте скважность Qи импульсов, а также коэффициенты амплитуды Ka и формы Кф, среднеквадратическое Uи и средневыпрямленное Uср.в и значения исследуемого импульсного прямоугольного сигнала. Проведите осциллографические измерения с помощью С1-73 методом калиброванных шкал размаха Uраз и периода То переменного синусоидального сигнала. Сфотографируйте осциллограмму (скопируйте ее на кальку или клетчатую бумагу). Рассчитайте пиковое Um, среднеквадратическое Uо и средневыпрямленное Uср.в значения исследуемого синусоидального сигнала. Рассчитайте исходные значения периодов Ти, Т и сравните их с измеренными значениями периодов Тио, То исследуемых сигналов. Рассчитайте относительные погрешности измерения периода γТи, γТ с помощью С1-73. Сформулируйте выводы о проделанной работе. Общие теоретические сведенья Осциллограф является незаменимым измерительным инструмент для тех, кто производит, проектирует или ремонтирует различную электронную технику и оборудование. Осциллографы позволяют инженерам, техникам, ремонтниками и другим специалистам видеть события происходящие в схемах и изменяющиеся во времени, поэтому он являются ключевым инструментарием при изучении и разработке электронных схем. Главная функция осциллографа - регистрация изменения исследуемого сигнала и выводить его на экран для просмотра и анализа. При измерение осциллографом на экране, для удобства имеется координатная система. Обычная декартова система, на которой существует ось X и Y. По оси X откладывается время, а по оси Y осуществляется измерение напряжения. Различные управляющие ручки и кнопки измерительного прибора предназначены для того, чтобы можно было легко настраивать отображение сигнала: масштаб по осям Х и Y, курсоры и триггеры. Управление процессом измерения позволяет как бы приблизить или отдалить исследуемый сигнал, чтобы рассмотреть его как можно тщательнее. Для измерения различных электротехнических величин необходимо правильно подключать любой осциллограф к исследуемой цепи или схеме, это делается с помощью специального измерительного щупа, обычно состоящего из коаксильного провода, на одном конце которого имеется разъем для подключения к прибору, а на втором щуп и заземление для подсоединения к исследуемой схеме. Любой провод в роли щупа применять нельзя. Только специальные щупы, иначе вместо реальной картины дел увидишь только шумы. Итак с помощью осциллографа можно измерить: - Определить форму - Измерить амплитуду - Вычислить частоту и период - Измерение уровня шума в цепи - Зная закон Ома - измерить ток - Визуальный контроль исследуемой формы - Определить угол сдвига фазы между двумя сигналами - Сравнивать сигналы между собой - Узнать АЧХ - Анализ работы различных датчиков и преобразователей Осциллограф способен точно измерять как постоянное, так и переменное напряжение. У всех таких измерительных устройств имеются два режима: измерение только переменного напряжения и измерение постоянного и переменного одновременно. Например, если выбрать измерение переменного напряжения и подсоединишь щуп к батарейке, то на дисплее ничего не изменится. А если выберать другой режим, то линия на экране сместится приблизительно на 1.5 Вольта вверх (величина ЭДС обычной батарейки типа АА). Это необходимо для четкого разделения постоянной и переменной составляющей. Допустим требуется измерить пульсации в источнике постоянного напряжения вольт на 30. Подключаем к осциллографу, а луч сместился далеко вверх. Для того, чтобы можно было наблюдать сигнал необходимо настроить значение В/дел на клетку. Но тогда пульсаций уже не видно. Что делать? Переключаем режим входа на измерение переменной составляющей и вращаешь регулятор В/Дел на масштаб поменьше. Постоянная составляющая сигнала не может пройти, поэтому на дисплее будут видны только пульсации блока питания. Амплитуду переменного напряжения легко померить зная цену деления В/дел и просто посчитать число клеток по оси У от нулевого значения (среднего), до максимума. Осциллографы применяются при создании, ремонте, наладке различных электронных устройств: от мобильных телефонов, до электронных цепей автомобильных двигателей. От военных до гражданских. Они нужны абсолютно везде. Использование этих приборов не ограничивается лишь миром электроники, как упоминалось выше. При применении дополнительных преобразователей осциллографы могут контролировать абсолютно любые природные явления. Преобразователь – это устройство, генерирующие различный сигналы электрической природы в ответ на физическое воздействие, например звук, ультразвук, давление, механический удар, тепло или свет . Например, хорошо знакомое всем устройство для записи - микрофон это типовой преобразователь звука в электрический сигнал. Автоэлектрики при обслуживании автомобилей применяют осциллографы для фиксации вибраций двигателей. В медтехнике измеряют волны, генерируемые человеческим мозгом, мышечные сокращения сердца и т.п. Возможности измерительного прибора под названием осциллограф бесконечны. Большинство современных цифровых осциллографов имеют различные дополнительные функции, с помощью них можно быстро измерить частоту, амплитуду и многие другие характеристики. Некоторые модели позволяют провести в реальном времени различные математические преобразования или, допустим, быстрое преобразование Фурье. В целом, этот прибор позволяет наблюдать на дисплее временные и физические характеристики сигнала. Временными характеристиками при измерении считаются: Частота, скважность, период и коэффициент заполнения, время нарастания и спада. К Физическим характеристикам можно отнести: максимум и минимум сигнала, амплитуду, средне квадратичное, среднее значение и т.п Ключевым свойством любой осциллографической системы является её возможность точно воспроизводить форму исследуемого импульса сигнала . Она определяется наиважнейшей характеристикой осциллографа, называемой целостность сигнала. Все узлы и системы этого измерительного прибора, их свойства в зависимости от выбранных режимов работы, вносят свою лепту в способность отражать на дисплее наиболее точную информацию об исследуемом сигнале. Незабываем, что щупы также оказывают существенное воздействие на целостность в любой измерительной системе. Понятие характеристики целостности нужно учитывать при проектировании различных электронных схем. Раньше это в принципе не касалось цифровых разработок на логических схемах, функционирующих по законам булевой алгебры. Но во времена уже не столь удаленные трудно выделяемые сильно зашумлённые сигналы, стали характерной чертой для схем высокоскоростной обработки, что сразу же стало предметом серьезного беспокойства для разработчиков высокочастотной схемотехники. Во времена чуть более удаленные, но не столь темные цифровые системы работали на низких тактовых частотах, поэтому форма сигналов была предсказуемой. К сегодняшним реалиям тактовая частота процессоров увеличилась на порядки. Высокоскоростные устройства ввода-вывода, требуют наличия широкой полосы пропускания. Микропроцессорные схемы обрабатывают данные со скоростями 5-10 Гвыб\с (гига выборок за секунду), а современные на сегодня микросхемы памяти DDR3 работают на частотах более 2 ГГц, с временем нарастания фронта импульса 200 пс. Кроме того тенденция роста быстродействия затрагивает и ИМС общего назначения, используемые в бытовой и автомобильной электронике. Даже 20 МГц микропроцессоры могут столкнуться с сигналами, которые можно правильно отследить процессорами от 800 МГц и более. В погрешность измерения вносит коррективы факт рассогласования прибора с пробником, для устранения этого влияния современные осциллографы имеют специальную опцию компенсации влияния измерительной системы на выводимый на дисплей сигнал. В то же время и компоненты сигнального тракта обладают паразитными свойствами . Слои заземления и питания обладают индуктивными свойствами из-за этого питающие развязки становятся менее эффективными. Электромагнитные помехи возрастают тем сильнее, чем ниже время нарастания. Кроме того импульсы с малым временем нарастания требуют для своей генерации более высоких токовых уровней, что приводит к возникновению особых требований к заземлению многоразрядных шин, где может случаться параллельное переключение многих сигналов. Вдобавок более высокие токовые значения являются причиной роста электромагнитных помех, а вместе с ними и перекрёстных наводок. Итак у современного осциллографа имеется множество характеристик, перечислим основные из них. - Полоса пропускания или параметры переходной характеристики - Время нарастания переходной характеристики - Параметры входов - Чувствительность - Размер дисплея, габариты - Минимальная частота развертки - Минимальный коэффициент - В/дел Осциллографом называют измерительный прибор, отображающий электрические сигналы в графической форме, т.е он выводит на свой экран диаграмму электрического сигнала. Диаграмма отражает все изменения электрического сигнала во временном интервале: вертикальная ось (Y) представляет собой значения уровня напряжения, а горизонтальная ось (X) – время . Яркость или интенсивность выведенной на экран картинки называют осью Z. В осциллографах с цифровым люминофором ось Z представлена различными градациями светового диапазона. Простейшая диаграмма способна многое рассказать об измереном сигнале: значение уровней напряжения в определенный момент времени, частота колебаний участки схемы с изменяющимися характеристиками частота, части сигнала, соотношения с другими составляющими искажение за счет неисправных радио элементов; соотношение переменной и постоянной составляющих шумовая составляющая сигнала и ее изменения во времени. Осциллограф измеряет различные виды колебаний напряжения . Один период колебания представляет собой волну, которая полностью повторяется . Форма волны – есть ни что иное как, графическое отображение колебания. Форма изменения напряжения выражается в виде графика зависимости величины напряжения (по вертикальной рси) от времени (по горизонтальной оси). Формы волны многое многое может поведать о сигнале . Каждый раз, наблюдая изменения по высоте сигнала, мы видим, что это изменилось значение уровня напряжения. Если мы наблюдаем плоскую горизонтальную линию, то можно сделать вывод, что за этот временной промежуток значение напряжения не изменилось. Прямые диагональные линии говорят о линейном изменении напряжения, т.е. периодический спад или нарастание указывают на резкие изменения. На рисунке ниже представлены наиболее распространенные формы сигналов. Аналоговый осциллограф имеет обычную для приборов подобного класса структурную схему. Она содержит канал вертикального отклонения (КВО), канал горизонтального отклонения (КГО), калибратор, электронно- лучевой индикатор с высоковольтным источником питания и низковольтный источник питания. КВО состоит из переключаемого входного делителя, предварительного усилителя, линии задержки и оконечного усилителя. Он предназначен для усиления сигнала в частотном диапазоне 0...10 МГц до уровня, необходимого для получения заданного коэффициента отклонения по вертикали (10 мВ/дел … 5 В/дел с шагом 1-2-5), с минимальными амплитудно-частотными и фазочастотными искажениями. На упрощенной структурной схеме не приведены только два блока питания высоковольтного источника, вырабатывающего высокое напряжение для электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) и низковольтный, для функционирования всех остальных узлов, а также отсутствует встроенный калибратор, предназначенный для настройки осциллографа перед проведением измерений. Исследуемый сигнал поступает на “Y” вход канала вертикального отклонения и далее следует на аттенюатор, который есть ничто иное, как многопозиционный переключатель, настраивающий порог чувствительности. Его шкала отградуирована в Вольт/см или Вольт/дел. Подразумевается одно деление координатной сетки на дисплее ЭЛТ. Там же нанесены величины: 0,1 В,10 В, 100 В. Если мы не знаем приблизительную амплитуду исследуемого сигнала, то устанавливаем минимальную чувствительность, 100 вольт на деление. В комплекте осциллографа имеются делители 1:10 и 1:100 представляющие собой цилиндрические и прямоугольные насадки с разъемами. Они используются с той же целью, что и аттенюатор, а в случае проведения измерений с короткими импульсами они компенсируют емкость коаксиального кабеля. Ниже на рисунке представлен внешний делитель к осциллографу. Его, коэффициент деления 1 к 10. Благодаря этой приставки можно существенно расширить возможности устройства, так как при его применение можно исследовать сигналов с куда большей амплитудой в сотни вольт. С выхода делителя сигнал следует на предварительный усилитель. Затем он разветвляется и идет на линию задержки и переключатель синхронизации. Линия задержки необходима для компенсации времени срабатывания генератора строчной развёртки с поступлением измеряемого сигнала на усилитель вертикального отклонения. Оконечный усилитель предназначен для формирования напряжение, идущие на пластины ”Y” и задает отклонение вертикального луча. Генератор развёртки необходим для генерации пилообразного напряжения, следующего на усилитель горизонтального отклонения и на пластины “X” и обеспечивает отклонение луча по горизонтали. Он оснащен переключателем, градуированным время на деление ("Время/дел"), и шкалу времени развертки. Устройство синхронизации запускает генератор развертки параллельно с появлением сигнала в начальной точке дисплея. В результате на нем мы наблюдаем изображение импульса развёрнутое по времени. Переключатель синхронизации оснощен следующими диапазонами: Синхронизация от исследуемого сигнала; Синхронизация от сети; Синхронизация от внешнего источника. Внешний вид прибора осциллографа С1-73 Параметры Значения Канал вертикального отклонения Полоса пропускания 0…5МГц (-3дБ, 1кГц) Коэф. отклонения (Коткл.) 0,01В/дел...20В/дел (шаг 1-2-5) Погрешность установки Коткл. ±7% при размере изображения ≥ 2 деления Регулировка Коткл. Плавное перекрытие в 2.5 раза Время нарастания ≤ 70нс Выброс ≤5% Входной импеданс 1МОм/30пФ Задержка изображения ≥ 20нс Макс. входное напряжение 200В (350В с делителем 1:10) Канал горизонтального отклонения Коэф. развертки (Кразв.) 0.05мкс/дел...0,05с/дел (шаг 1-2-5) Погрешность установки Кразв. ±7% при размере изображения ≥ 4 деления Регулировка Краз Плавное перекрытие в 2,5 раза Режимы запуска развертки Автоколебательный, ждущий Синхронизация Источники синхронизации Внутренний, внешний Частота внеш. синхронизации 10Гц…5МГц (синусоидальный или импульсный сигнал) Уровень внеш. синхронизации 0.5В…50В Вход внешней синхронизации 50кОм/30пФ (вход 1:1), 750кОм/5пФ (вход 1:10) X-Y вход Полоса пропускания 0…2МГц (-3дБ, 1кГц) Коэффициент отклонения 0,01В/дел...1В/дел Входной импеданс 50кОм/30пФ Встроенный калибратор Частота калибратора 1кГц ± 3% (П-образные импульсы со скважностью 2±0.5) Уровень калибратора 1В ± 3% ЭЛТ Размер экрана 6х10 дел. (1дел.=6мм) Ширина луча ≤ 0.8мм Общие данные Напряжение питания 115В/220В ± 10%, 50/60/400Гц или 24В/27В ± 10% Потребляемая мощность 30ВА или 18Вт Условия эксплуатации Нормальные: 15°С…25°С и отн. влажность 30%…80%, предельные рабочие: минус 30°С…50°С и отн. влажность до 98% при 35°С Габаритные размеры 240х95х365мм Масса 3,2кг Осциллограф С1-73 — один из самых распространенных в своем классе, пользующийся заслуженной популярностью среди радиолюбителей и специалистов. Относительно невысокая цена, небольшие габариты, простота конструкции, неплохие электрические и эксплуатационные характеристики — основные его достоинства. Основные технические характеристики Осциллограф предназначен для исследования электрических сигналов с характеристиками: · частотный диапазон измеряемых сигналов 0…5 МГц; · амплитуда измеряемых сигналов 20 мВ…120 В (с выносным делителем 1:10 верхняя граница амплитуды сигналов может быть увеличена до 350 В); · возможность измерения как постоянных, так и переменных напряжений; · диапазон измеряемых временных интервалов 0,4 мкс…0,5 с. Осциллограф может питаться как от сети 220В (в комплекте с дополнительным выпрямителем), так и от источника постоянного напряжения 27 В. Рабочая часть экрана составляет 60 мм по горизонтали и 40 мм по вертикали. Входное сопротивление тракта вертикального отклонения 1 МОм с параллельной емкостью 30 пФ на прямом входе и 10 МОм с емкостью 10 пФ при использовании выносного делителя 1:10. Тракт горизонтального отклонения обеспечивает развертку сигнала в автоколебательном и ждущем режимах. Масса прибора 4,5 кг (с дополнительным выпрямителем) и 3,2 кг (без него).Мощность, потребляемая от сети переменного тока, 30 Вт, а от источника постоянного тока — около 19 Вт. Внешний вид осциллографа со снятыми крышками представлен на рис. 1 и 2, а блока сетевого выпрямителя — на рис. 3. Назначение составных элементов Рассмотрим назначение составных элементов осциллографа по структурной и принципиальным схемам, представленным на рис. 4 и 5-7 соответственно. Аттенюатор И22.727.069 (см. рис. 1, поз 1, в дальнейшем — рис. 1/1, а также рис. 5) представляет собой три коммутируемых переключателем В1 частотно-скомпенсированных делителя напряжения (1:10, 1:100, 1:1000). Номиналы элементов делителей подобраны так, чтобы получить постоянную величину активного входного сопротивления, равного 1 МОм. Рис.2. Предварительный усилитель вертикального отклонения, расположенный на плате И22.051.002 (см. рис. 2/1 и рис. 5), служит для согласования с аттенюатором и осуществляет нормированное усиление по амплитуде исследуемых сигналов. Усилитель питается напряжениями +10 В и –10 В, формируемыми стабилизатором напряжения, расположенным на той же плате (И22.051.002). Сигнал с выхода предварительного усилителя через линию задержки 1Лз1 (рис. 2/2 и рис. 5) поступает на оконечный усилитель вертикального отклонения И22.030.109 (рис. 1/2 и рис. 5), а с него — на отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) Л1 (рис. 1/3 и рис. 6). Оконечный усилитель питается напряжениями +10, –10, +80В, формируемыми стабилизатором напряжения. Тракт горизонтального отклонения состоит из нескольких узлов: синхронизации (рис. 2/3 и рис. 5), генератора развертки (рис. 2/4 и рис. 5) — оба узла размещены на плате И22.051.002 — и оконечного усилителя горизонтального отклонения И22.030.120 (рис. 1/4 и рис.6). Схема синхронизации служит для преобразования синхронизирующих импульсов любой полярности и формы в короткие положительные импульсы нормированной амплитуды для синхронизации запуска генератора развертки. Последний предназначен для формирования синхронизируемого пилообразного напряжения, которое поступает далее через оконечный усилитель горизонтального отклонения на пластины горизонтального отклонения ЭЛТ Л1. Рис.3. В составе осциллографа имеются также усилитель подсвета (рис. 2/5 и рис.6), импульсный преобразователь напряжения (рис. 2/6 и рис.6), стабилизатор напряжения (рис. 2/6 и рис. 6), калибратор (рис. 2/7 и рис. 5)— все узлы размещены на плате И22.051.002, а также высоковольтный выпрямитель И23.215.069, расположенный под платой оконечного усилителя горизонтального отклонения (рис. 6). Усилитель подсвета подсвечивает луч на экране ЭЛТ в момент его прямого хода, а также в момент поступления измеряемого сигнала в режиме ждущей развертки (управляется от генератора развертки). Импульсный преобразователь со стабилизатором напряжения и высоковольтным выпрямителем служит для формирования необходимых питающих напряжений: +10В, –10В, +80В, +130В, а также анодного напряжения и напряжения подогревателя ЭЛТ. Проверка, регулировка и настройка Регулировка и проверка электрической части осциллографа производится ежегодно, а также после любого ремонта. Для регулировки и проверки параметров осциллографа необходимо следующее измерительное оборудование: · высокоомный вольтметр (например В7-16А); · осциллограф (С1-68, С1-74, С1-65 и др.); · киловольтметр; · цифровой комбинированный ампервольтметр; · частотомер (верхний предел измерения частоты — не менее 1 МГц); · генератор импульсов (Г5-26, Г5-41 и им подобные). Регулировка и настройка элементов источника питания Включают осциллограф (питание от сети переменного тока через выпрямитель И23.215.074). Проверяют цифровым ампервольтметром ток, потребляемый осциллографом от выпрямителя (нормальный ток потребления должен быть около 750 мА). После 5-ти минутного прогрева осциллографа приступают к проверке и регулировке выходных напряжений, формируемых источником питания. Цифровым ампервольтметром контролируют постоянное напряжение 18…19В на выводах конденсаторов 5С7, 5С8. Величину этого напряжения регулируют переменным резистором 5R5 (рис. 6). Осциллографом и частотомером контролируют форму и частоту импульсов на выв. 4, 6 трансформатора 5Тр1. Частота следования этих импульсов должна быть в пределах 8…9 кГц, форма — прямоугольная, длительности положительных и отрицательных полупериодов должны быть равны. Регулировка рабочей частоты преобразователя напряжения источника питания (ИП) осуществляется резистором 5R21. Цифровым ампервольтметром контролируют величину напряжений +10 и –10В на выводах конденсаторов 5С16 и 5С14 соответственно. Абсолютные величины этих напряжений должны быть в пределах 9,5…10,1В. Если напряжения отличаются от указанных, переменными резисторами 5R14 (+10 В) и 5R18 (–10В) устанавливают требуемые значения (рис. 6. Цифровым ампервольтметром контролируют напряжение +80В. Указанное напряжение должно иметь величину +75…82В. Регулировка напряжений +80, +2500, –650В осуществляется переменным резистором 5R5. При регулировке указанных напряжений необходимо следить за тем, чтобы постоянное напряжение на выводах конденсаторов 5С7, 5С8 не выходило за пределы 18…19В. Величину напряжения +2500В контролируют киловольтметром на конт. 3 платы высоковольтного выпрямителя И23.215.069 или на пружинном контакте аквадага ЭЛТ относительно общего провода (напряжение должно быть в пределах 2375…2625В). Величину напряжения –650В контролируют высокоомным вольтметром В7-16А на конт. 1 платы высоковольтного выпрямителя. Напряжение должно быть в пределах –630…–670В. Регулировка и настройка схемы управления ЭЛТ Включают осциллограф и после его 5-ти минутного прогрева проверяют действие регуляторов „Яркость” и „Фокус”, расположенных на передней панели. Устанавливают регуляторами „Ч” и „Ц” передней панели линию развертки на середину экрана. Переводят осциллограф в режим „Калибратор” (переключатель на передней панели „ В/дел” устанавливают в положение „t5 дел”). Контролируют качество изображения на экране. Обнаруженные искажения развертки компенсируют с помощью переменного резистора R16 (расположен на плате оконечного усилителя вертикального отклонения). Переменным резистором R18, расположенным на плате оконечного усилителя горизонтального отклонения, регулируют астигматизм луча, одновременно регулируя его фокусировку регулятором „Фокус” передней панели. Регулировка калибратора Подключают частотомер к гнезду осциллографа „Ўа _ | _ | _ 1В”, расположенному на левой панели прибора. Регулировкой резистора 4R5 (см. рис. 5) устанавливают частоту выходного сигнала на указанном гнезде, равную 1 кГц. С помощью другого осциллографа контролируют амплитуду этого сигнала. Если она отличается от номинальной (1 В), переменным резистором 4R4 (см. рис. 5) устанавливают требуемое значение. Регулировка цепей вертикального отклонения луча Включают осциллограф и после его 5-ти минутного прогрева производят балансировку усилителя вертикального отклонения. Для этого устанавливают переключатель входов В2 (см. рис. 5) в положение „| _ ”, а переключатель „ В/дел” в положение „0,05 В”. Регулятором „Ч” устанавливают линию развертки в центр экрана. Затем переключатель „ В/дел” переводят в положение „0,01 В” и регулятором „Баланс”, расположенным на левой панели, возвращают линию развертки в центр экрана. Так повторяют несколько раз в положениях переключателя „В/дел” — „0,05 В”, „0,02 В”, „0,01 В” до тех пор, пока линия развертки будет оставаться в центре экрана при любых положениях указанного переключателя. Затем переводят переключатель „ В/дел” в положение „t5 дел.”. Устанавливают регулятор „Усиление” передней панели в крайнее правое положение. При этом размер картинки по вертикали должен быть равен 5-ти делениям сетки ЭЛТ, в противном случае регулятором „tВ/дел” левой панели устанавливают требуемый размер изображения. Выбирают переключателем „В/дел” одно из положений: „0,02 В” или „0,01 В”. Устанавливают регулятор „Усиление” в крайнее левое положение и в случае вертикального смещения линии развертки вращением ручки переменного резистора 1R12 (расположен на плате предварительного усилителя вертикального отклонения — см. рис. 5) возвращают линию в середину экрана. Эту операцию повторяют до тех пор, пока при любых положениях переключателя „ В/дел” и регулятора „Усиление” линия развертки перестанет перемещаться. К конт. 5 и 6 платы предварительного усилителя вертикального отклонения подключают цифровой вольтметр и при помощи переменного резистора 1R28, размещенного на этой же плате (см. рис. 5), устанавливают нулевой потенциал между ними. Затем вращением движка переменного резистора 1R18, расположенного там же (см. выше), устанавливают напряжение между конт. 5 и 6 равным 0,5В. После этого переводят переключатель „В/дел” в положение „t5 дел”, а регулятор „Усиление” устанавливают в крайнее правое положение. Переменным резистором „tВ/дел”, расположенным на левой панели, устанавливают размер изображения по вертикали на экране равным 5-ти делениям сетки. В противном случае производят подбор номинала резистора R14, установленного на плате оконечного усилителя вертикального отклонения. Регулировка цепей горизонтального отклонения Регулировка элементов узла производится только после его ремонта, а также после замены ЭЛТ. Регулировка производится с помощью переменных резисторов 3R16 и 3R27 (см. рис. 5). Подключают осциллограф к конт. 3Гн2 узла генератора развертки (плата И22.051.022— см. рис.5 и рис. 2/4) и контролируют наличие пилообразных импульсов. Переменным резистором 3R6, который расположен на той же плате, устанавливают начальный уровень пилообразного сигнала (0…0,01В), а также корректируют линейность начального участка „пилы”. Переменным резистором 3R27 (расположен там же) производят регулировку амплитуды пилообразного сигнала в пределах 4…5В. Регулировка оконечного усилителя горизонтального отклонения (плата И22.030.120 — см. рис. 1/4) сводится к следующему: · переключатель „ В/дел” устанавливают в положение „t5 дел”, а переключатель „мс/дел, мкс/дел” — в положение „1мс/дел”; · регулятор передней панели „Плавно” переводят в крайнее правое положение; · переключатель правой панели „Синхр.” — в положение внутренней синхронизации (Ё•). Совмещают регулятором „Ц” начало первого высвечиваемого импульса с первой (левой) линией вертикальной сетки экрана. На поле сетки должно уместиться 10 периодов сигнала. В противном случае производят коррекцию горизонтальной развертки переменным резистором R27 („tдлит”), расположенным на левой панели. Техника осциллографических измерений Измерение амплитуды напряжения и временных интервалов - основные процессы, выполняемые с помощью ЭЛО. Для отсчета значений этих величин применяют: метод калиброванных шкал; компенсационный метод; метод сравнения. Метод калиброванных шкал применяют для измерения параметров сигнала на прямоугольной шкале - масштабной сетке, имеющей равноотстоящие вертикальные и горизонтальные линии. Как правило, предусматривается регулируемая подсветка шкалы, улучшающая условия измерения. Размеры шкалы согласованы с рабочей площадью экрана ЭЛТ: коэффициенты отклонения и развертки (масштабные коэффициенты каналов Y и X) приводятся по отношению к большому делению шкалы (содержит 10 малых). Процесс измерения заключается в подсчете числа делений Н (по вертикали) или L (по горизонтали) шкалы, укладывающихся в интересующий интервал измеряемого параметра. При этом за целое деление принимается большое деление шкалы, соответствующее клетке масштабной сетки. Перевод в значения напряжения Uизм или длительности tизм осуществляется домножением измеряемой величины (H или L) на масштабный коэффициент: Uизм = Н·d; tизм = L·q, где d, q - масштабные коэффициенты отклонения, соответственно, по вертикали и горизонтали. Числа d и q обозначают положения соответствующих переключателей амплитуды (В/ДЕЛ) и длительности развертки (ВРЕМЯ/ДЕЛ) на передней панели ЭЛО. Для достижения минимальных погрешностей измерения необходимо стремиться к тому, чтобы изображение исследуемого сигнала занимало как можно большую часть (80-90%) рабочей площади экрана ЭЛТ, не выходя при этом за пределы масштабной сетки. В этом случае, с помощью входного аттенюатора Y и переключателя длительности развертки необходимо как можно больше растянуть изображение исследуемого сигнала в вертикальном и горизонтальном направлениях. Компенсационный метод позволяет увеличить точность измерения и применяется в ЭЛО, содержащих усилитель Y с двумя дифференциальными входами (прямым и инвертирующим) и генератор двойной развертки. Сущность метода состоит в компенсации измеряемой величины образцовой. При этом изображение на экране используется как нуль-индикатор. Выигрыш в точности здесь достигается исключением большинства погрешностей, связанных с нелинейностью отклонения и развертки, геометрическими искажениями ЭЛТ, параллаксом, дискретностью шкалы и пр. Метод сравнения измеряемой величины с образцовой заключается в предварительном формировании на экране ЭЛТ двух светящихся точек, расстояние между которыми может независимо регулироваться и является образцовым по вертикали для измерения напряжения, по горизонтали - для измерения длительности. Процесс измерения заключается в совмещении точек с интересующим размером изображения без использования шкалы. Считывание показаний измерения производится либо по положению органов регулирования расположения светящихся точек, либо результат измерения автоматически индицируется на предусмотренном для этих целей цифровом табло. УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ РАБОТЫ 1 Изучить устройство и принцип работы ЭЛО (используя материал приложения 1), основные технические характеристики и назначение основных органов управления и присоединения ЭЛО С1-73, сопровождая нахождением их месторасположения на приборных панелях выключенного С1-73. Привести рисунок и описание панели управления прибором (в отчете изображение главной панели должно быть выполнено посредствам использования САПР). 2 Все используемые в исследовании приборы подготовить к работе. При этом в исходном положении все приборы должны быть в выключенном состоянии. У генератора Г3-120 ручки плавного регулирования частоты «Нz», амплитуды выходного сигнала, а также дискретные переключатели частотных поддиапазонов «МНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ» и аттенюатора « dB» установить в начальное (с минимальные значением) положение. У генератора прямоугольных импульсов блока «Частотомер-генератор» ручку плавного регулирования «ЧАСТОТА» выходного сигнала, а также дискретный переключатель «ДИАПАЗОН» установить в начальное положение. Ручки плавного регулирования «АМПЛИТУДА» и «ДЛИТЕЛЬНОСТЬ» установить в среднее положение. Переключатель режима работы установить в положение «ГЕНЕРАТОР». Включить ЭЛО С1-73 тумблером «СЕТЬ». При этом должна загореться сигнальная лампочка. Установить: - переключатель режима работы усилителя в положение «I», указывающее на использование ЭЛО в одноканальном режиме (КАНАЛ I); - переключатель полярности синхронизации в положение «+»; - тумблер режима работы генератора развертки в положение «АВТ»; переключатель вида синхронизации в положение «ВНУТР I»; - переключатель вида связи синхронизирующего сигнала в положение ; - переключатель растяжки по горизонтали в положение (открытый вход); -тумблер выбора вида входа усилителя в положение (открытый вход); - ручку « » КАНАЛА I в крайнее правое положение (до защелкивания); - ручку «ПЛАВНО» в крайнее правое положение (до защелкивания); - переключатель «ВРЕМЯ/ДЕЛ» в положение «1mS». Установить яркость изображения, удобную для наблюдения, Отрегулировать одинаковую четкость изображения по всей линии развертки. В случае отсутствия линии развертки вывести линию развертки на рабочую часть экрана. При необходимости установить устойчивое изображение. 3 Проверить калибровку коэффициента отклонения. Для этого переключатель «V/ДЕЛ» КАНАЛА I установить в положение « ». При этом величина изображения импульсного сигнала по вертикали на экране ЭЛТ должна быть равна 5 большим делениям шкалы. 4 Проверить калибровку коэффициента развертки. С помощью ручки «↔» совместить один из фронтов импульса на начальном участке развертки с первой вертикальной линией масштабной сетки на экране ЭЛТ. При этом восьмой период импульсного сигнала должен совпадать с последней вертикальной линией масштабной сетки на экране ЭЛТ. 5 Установить переключатель «V/ДЕЛ» КАНАЛА I в положение «0,01». Подключить к гнезду « 1МΩ 30рF» КАНАЛА I ЭЛО С1-77 соединительный кабель, имеющий с противоположного конца пальчиковые выводы. При этом вывод кабеля, соответствующий корпусу «┴» отличается черным цветом или другим признаком (завязанным узлом и пр.). Закоротив вход КАНАЛА I на корпус, ручкой «↕ I» совместить линию развертки с горизонтальной осью масштабной сетки экрана ЭЛТ. ЭЛО готов к проведению измерений. 6 Для измерения амплитудных и временных параметров импульсного прямоугольного сигнала с помощью ЭЛО С1-73 методом калиброванных шкал: у ЭЛО С1-77 переключатель «V/ДЕЛ» КАНАЛА I установить в положение «5»; включить блок «Частотомер-генератор» тумблером «СЕТЬ» (должно засветиться цифровое табло, отображающее частоту в Гц прямоугольных импульсов); ручкой плавного регулирования «ЧАСТОТА» и с помощью дискретного переключателя «ДИАПАЗОН» установить заданную частоту следования импульсов f и с погрешностью ±2%; соединительный кабель, подключенный с одной стороны к КАНАЛУ I ЭЛО С1-73, присоединить к выходным гнездам генератора прямоугольных импульсов: «┴» и, в зависимости от заданной полярности сигнала, « » (+) или « » (-); Примечание: В случае заданной отрицательной полярности сигнала (« »),переключатель вида связи синхронизирующего сигнала у ЭЛО С1-73 необходимо установить в положение « ». Ручкой «УРОВЕНЬ» установить устойчивое изображение сигнала; переключатель «ВРЕМЯ/ДЕЛ» установить в положение, при котором на экране наблюдается несколько периодов исследуемого сигнала; при этом с помощью ручки «↔» совместить фронт первого импульса с первой вертикальной линией масштабной сетки; при необходимости переключатель «V/ДЕЛ» КАНАЛА I установить в другое положение, чтобы размер осциллограммы по вертикали составлял примерно 5-6 больших делений, но не выходил за пределы масштабной сетки. 7 Используя вертикальную градуировочную линию масштабной сетки шкалы, измерить расстояние в делениях Н и , соответствующее амплитудному (пиковому) значению U mи прямоугольного импульса. Умножив измеренное расстояние Н и на масштабной коэффициент отклонения d и , рассчитать искомое значение U mи . Результаты измерения Н и , d и и расчета U mи занести в табл. Результаты осциллографических измерений амплитудных и временных параметров импульсного прямоугольного сигнала с помощью ЭЛО С1-73 и расчета относительной погрешности измерения периода следования 8 Используя горизонтальную градуированную линию масштабной сетки шкалы, измерить расстояния в делениях Lи и Lпи, соответствующие длительности tи и периоду следования Тио прямоугольных импульсов. При измерении Lи и Lпи переключатель «ВРЕМЯ/ДЕЛ» последовательно устанавливать в такое положение, при котором расстояние между измеряемыми точками будет максимальным, но меньше 8 больших делений. Умножив измеренные расстояния Lи и Lпи на соответствующие масштабные коэффициенты развертки qи и qпи, рассчитать искомые значения tи и Тио, а также скважность импульсов Qи=Тио/tи, коэффициенты амплитуды Ка и формы Кф: K a = Kф = Qu . Пользуясь значениями Ка и Кф, рассчитать среднеквадратическое Uи=Umи/Ка и средневыпрямленное Uср.в и=Uи/Кф значения исследуемого импульсного напряжения. Результаты измерения Lи, Lпи, qи, qпи и расчета tи, Тио, Qи, Ка=Кф, Uи, Uср.в и занести в табл. 7.2. Для значений qи и qпи в табл. вместо Время/дел, указать конкретные единицы измерения. Приложение 1 |